一種高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高分子納米材料的制備方法，尤其涉及一種高阻隔性聚乳酸納米 復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚乳酸是目前研宄最廣泛、最具開發潛力的可生物降解材料，它具有良好的生物 降解性和環境友好性，然而，聚乳酸的耐熱性能很差，制約了它的應用，同時，其氣體阻隔性 能也有待進一步提高，以滿足不同的應用要求。
[0003] 有鑒于上述現有的阻隔型聚乳酸制備存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設 計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研宄創新，以期創設 一種新型高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，使其更具有實用性。經過不斷的研宄、 設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
【發明內容】
[0004] 本發明的主要目的在于，克服現有的阻隔型聚乳酸制備存在的缺陷，而提供一種 新型高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，提高聚乳酸的氣體阻隔性能，從而更加適 于實用，且具有產業上的利用價值。
[0005] 本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出 的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0006] (1)聚己內酯改性蒙脫土的制備：向干燥的燒瓶中通入氮氣30min以除去氧氣，然 后向燒瓶中加入己內酯單體和蒙脫土，將分散液超聲振動lh，室溫下密封放置24h，使己內 酯單體充分插入蒙脫土片層中；向燒瓶中加入引發劑，加熱后進行插層聚合反應，將得到的 產物溶于甲苯，超聲振動后離心分離，離心產物經甲苯多次洗滌離心后干燥即得聚己內酯 改性蒙脫土。
[0007] (2)阻隔母粒的制備：通過高混機，使聚乳酸和少量的硅油混合，再加入聚己內酯 改性蒙脫土高速混合4min，然后通過雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度180°C。
[0008] (3)高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備：將阻隔母粒和聚乳酸混合均勾，轉矩 流變儀上熔融共混8min，混合溫度190°C，即得高阻隔性聚乳酸納米復合材料。
[0009] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述（1)中蒙脫 土用量為己內酯單體質量的5%~10%。
[0010] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述（1)中引發 劑用量為己內酯單體用量的〇. 2%~0. 8%。
[0011] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述引發劑為辛 酸亞錫、氯化亞錫、乙酰丙酮錫、草酸亞錫、異丙醇鋁、三乙基鋁、B卜啉鋁、鈦酸四丁酯、鈦酸 四丙酯或異丁基三苯酚鈦中的一種。
[0012] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述（2)中聚乳 酸和聚己內酯改性蒙脫土的質量比為100:20~30。
[0013] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述（3)所述聚 乳酸與阻隔母粒的質量比為100:1~5。
[0014] 更進一步的，前述的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法，所述（1)中插層 聚合的反應溫度為140~180°C，反應時間為8~12h。
[0015] 借由上述技術方案，本發明高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法至少具有下 列優點：
[0016] 蒙脫土是一類典型的層狀結構的硅酸鹽礦物，它的片層由兩個硅氧四面體晶片之 間夾著一個鋁氧八面體晶片構成，呈"三明治"結構。而一般的有機單體或聚合物為親油憎 水型的，因此有效促進蒙脫土在單體或基體聚合物中分散、插層或剝離，提高有機、無機界 面的粘合力，形成插層型或剝離型結構，分散在聚乳酸基體中的蒙脫土片層增加氣體擴散 的路徑，是提高聚乳酸的氣體阻隔性能的有效措施。
[0017] 蒙脫土片層的剝離程度和分散尺寸是影響復合材料阻隔性能的重要因素，熔融插 層由于大分子的尺寸效應，插入層間的位阻較大，因此本發明采用己內酯原位插層聚合法 改性蒙脫土，獲得完全剝離型改性蒙脫土，采用母粒法改善蒙脫土的分散情況，再通過熔融 共混制得高阻隔性的聚乳酸納米復合材料，獲得較高的阻隔性能。
[0018] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。
【具體實施方式】
[0019] 為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，對依據 本發明提出的高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備方法其【具體實施方式】、特征及其功效， 詳細說明如后。
[0020] 實施例1
[0021] (1)聚己內酯改性蒙脫土的制備：向干燥的燒瓶中通入氮氣30min以除去氧氣，然 后向燒瓶中加入質量比為100 :5的己內酯單體和蒙脫土，將分散液超聲振動lh，室溫下密 封放置24h，使己內酯單體充分插入蒙脫土片層中，向燒瓶中加入己內酯單體質量0. 2%的 引發劑鈦酸四丁酯，插層聚合在180°C下密封進行8h，將得到的產物溶于甲苯，超聲振動后 離心分離，離心產物經甲苯多次洗滌離心后干燥即得聚己內酯改性蒙脫土。
[0022] (2)阻隔母粒的制備：通過高混機，使聚乳酸和少量的硅油混合，再加入10%聚己 內酯改性蒙脫土高速混合4min，然后通過雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度180°C。
[0023] (3)高阻隔性聚乳酸納米復合材料的制備：將阻隔母粒和聚乳酸以1:100的配比 混合均勻，在轉矩流變儀上熔融共混8min，混合溫度190°C，即得高阻隔性聚乳酸納米復合 材料。
[0024] 實施例2
[0025] (1)聚己內酯改性蒙脫土的制備：向干燥的燒瓶中通入氮氣30min以除去氧氣，然 后向燒瓶中加入質量比為100 :6的己內酯單體和蒙脫土，將分散液超聲振動lh，室溫下密 封放置24h，使己內酯單體充分插入蒙脫土片層中，向燒瓶中加入己內酯單體質量0. 4%的 引發劑辛酸亞錫，插層聚合在170